Владимир Андрианов, DATA+
Территориальная распределенность транспортных систем делает их идеальным объектом автоматизации посредством геоинформационных систем. Вообще говоря, ГИС являются оптимальной платформой для комплексных решений в сфере транспорта. Ведь пространственная составляющая является естественной основой интеграции задач управления транспортной инфраструктурой, расчетных задач, задач оперативного управления, навигации и т.д. Тем не менее, по настоящему комплексных решений в России пока не видно. Это может быть обусловлено и инерцией мышления управленцев, и большим количеством не соорганизованных участников, каждого из которых интересует только своя задача. Поэтому внедрение ГИС-технологии у нас происходит по отдельным целевым направлениям, а не по всему «фронту» транспортных и смежных с ними задач, что обеспечило бы наиболее эффективные решения и наибольшую отдачу от их внедрения. Рассмотрим некоторые из этих направлений, учитывая опыт, накопленный как у нас, так и в мире.
Управление имуществом терминальных комплексов. Это, прежде всего, морские и аэропорты. Здесь мы «имущество» рассматриваем в широком смысле, а не только как объект учета основных фондов.
По большому счету, это направление использования ГИС не так уж сильно отличается от управления имуществом других предприятий и компаний. Здесь ГИС являются логическим продолжением традиционных баз данных и учетных систем, добавляя к ним способность всесторонне моделировать территориально распределенную инфраструктуру предприятия – земельные участки, коммуникации, размещение объектов и т.д. Сочетание графики и табличной информации для транспортных предприятий особенно ценно, поскольку позволяет наглядно представлять взаимное расположение различных объектов. Чем лучше информированы специалисты, тем более эффективно они могут управлять.
Создавать такую модель целесообразно с помощью современных средств геодезических измерений и, прежде всего, спутникового позиционирования. Использование собственной базовой станции и дифференциальных приемников Глобальных навигационных систем (ГНС) позволяет построить модель предприятия с субсантиметровой точностью. Поскольку для навигации транспортных средств также используются ГНС и поправки базовой станции, образуется единая геодезическая основа для решения различных задач предприятия. Такая модель не просто «висит в воздухе», а вписана в окружающую географическую реальность с ее топографией, экологией, дорожной сетью и т.д.
Современные ГИС позволяют создавать цифровые модели предприятий, по своим возможностям намного превосходящие традиционные бумажные планы. База геоданных ArcGIS позволяет явно прописывать пространственные и функциональные связи между объектами, моделировать их поведение. А трехмерная интерактивная визуализация с помощью модуля ArcGIS 3D Analyst существенно облегчает восприятие плана (точнее, уже трехмерной модели) транспортного предприятия. Следует также отметить возможность совмещения в трехмерной сцене информации об объектах морского или речного порта с общей топографией, батиметрией и траекториями движения судов. Аналогично, для аэропортов возможно отображение их территории и объектов, совмещенное с трехмерными изображениями воздушных коридоров, траекторий взлета и посадки.
Очень актуальная задача для аэропортов – управление площадями, сдаваемыми в аренду туроператорам, предприятиям торговли и обслуживания пассажиров. ГИС позволяет наглядно отображать эту информацию на электронных поэтажных планах, связанных с базами данных объектов аренды и арендаторов. Грамотное картографическое представление позволяет одним взглядом находить недоиспользованные ресурсы или ошибки в размещении, создающие неудобства или угрозы безопасности пассажиров. Это, конечно, хорошее подспорье руководителям, принимающим решения в этой области, ведущее, в конечном итоге, к повышению качества обслуживания и конкурентоспособности.
Как любой универсальный ГИС-пакет, ArcGIS позволяет хранить различные представления терминального комплекса. Однако далеко не каждый ГИС-пакет позволяет сочетать в единой среде общий трехмерный план территории предприятия, поэтажные планы входящих в него зданий, схемы коммуникаций и другую информацию. Например, модуль ArcGIS Schematics позволяет по заданному шаблону сгенерировать из базы геоданных схему коммуникаций (будь то система электропитания, сеть связи или водопровод). То есть, база геоданных позволяет хранить комплексное представление любого объекта, который может играть роль имущественного элемента в учетной системе, объемной модели в системе трехмерной визуализации или элемента схемы в системе управления коммуникациями. Здесь, правда, нужно отметить, что создание такого комплексного представления – задача не простая, и она, как правило, ставится уже после «обкатки» пилотного проекта или первой очереди геоинформационной системы, в которых используются более простые средства, понятные прикладным специалистам без специальной подготовки.
Геоинформационные системы могут применяться для составления планов/моделей не только терминальных комплексов, но и территорий, прилегающих к автомобильным и железным дорогам. Полоса отвода также требует постоянного мониторинга ее использования как с точки зрения соблюдения норм безопасности, так и для эффективного управления имуществом, включая земельные участки для обслуживающих предприятий. ГИС-технология позволяет интегрировать данные воздушного лазерного сканирования, аэрофотосъемку, трехмерные модели объектов, информацию о функциональных зонах и технических средствах регулирования движения в единую геоинформационную систему генерального плана дороги. Выполнение измерений с помощью современных геодезических инструментов позволяет, опять же, создавать комплексную модель дороги в реальных географических координатах и в дальнейшем связывать модели отдельных дорог и участков в общую систему.
Управление парком транспортных средств (ТС). Эта задача стоит перед коммерческими перевозчиками, осуществляющими заказную транспортировку грузов и пассажиров (такси), перед сетевыми торговыми компаниями, сбытовыми подразделениями нефтяных компаний, а также компаниями, торгующими по каталогам и через интернет-магазины. Цель – снизить общие расходы на транспортировку и ускорить выполнение заказов. Это классическая задача транспортной логистики, для решения которой ESRI предлагает программный продукт ArcLogistics Route. Поскольку работа такого приложения зависит от специфики системы адресации и наличия качественного дорожного графа, для России DATA+ предлагает собственный продукт «Логистик». О нем можно прочитать в ArcReview №4 (35) 2005 г. или на нашем сайте.
Помимо планирования движения ТС, очень востребована задача оперативного (в реальном времени) мониторинга ТС и грузов. Сейчас для ее решения предлагается несколько технологий и готовые комплекты для установки на подвижные объекты и в центры мониторинга. Любая такая система состоит из бортовых устройств, сервера сообщений и программного обеспечения оператора.
Простейшие бортовые устройства определяют свое положение в пространстве и передают цифровые сообщения с координатами по общедоступным каналам связи. Более совершенные могут передавать также телеметрию (параметры состояния ТС или груза), вести автономную запись на встроенный носитель данных, а также обеспечивать диалог водителя и диспетчера. Транспортные предприятия, желающие создать систему оперативного мониторинга парка ТС или грузов, сейчас могут выбирать оборудование среди уже довольно широкого спектра предложений различных производителей – как зарубежных, так и российских.
Передаваемые бортовыми устройствами координаты в конечном итоге поступают на сервер сообщений, ведущий оперативную базу данных. Входящие сообщения сортируются и обрабатываются для построения индивидуальных журналов движения и параметров объектов мониторинга. Эти журналы могут просматриваться операторами центра мониторинга, а хранящиеся в них траектории – отображаться на картах.
Для оборудования центра мониторинга в линейке серверных продуктов ESRI имеется продукт Tracking Server. Он состоит из двух компонент – сервера сообщений и веб-службы картографической визуализации. База данных мониторинга формируется сервером сообщений и хранится под управлением ArcSDE. Визуализация может осуществляться через стандартный веб-браузер («тонкий» клиент) или с помощью модуля Tracking Analyst для ArcGIS Desktop («толстый» клиент). Естественно, возможности Tracking Analyst шире, чем у браузерного клиента.
Построение и оптимизация маршрутов на существующей дорожной сети. В больших городах это насущная задача. В Москве, например, больше тысячи маршрутов общественного транспорта (не считая «маршруток»). Удержать их в одной голове и тем более проанализировать просто невозможно. К тому же оптимизировать нужно не один вид транспорта, а всех их в комплексе – метро, автобусы, трамваи, троллейбусы, электрички. Эта задача – наиболее сложная организационно, так как требует координации большого количества управляющих организаций. Она сложна также и технически, так как требует сбора, систематизации и анализа большого объема исходных данных.
Геоинформационные системы могут предложить целый ряд инструментов для решения этой задачи. Прежде всего, нужно выполнить транспортное районирование города на основе анализа застройки и естественных препятствий для передвижения. Эта работа сложна для автоматизации, но и выполняется не так часто. Поэтому обычно она делается вручную, и ГИС – самый подходящий для нее инструмент. Делается это все равно на карте, и чем более удобный инструмент будет в руках эксперта – тем более качественный результат получится.
Далее, средства пространственного анализа, имеющиеся в модуле ArcGIS Spatial Analyst, позволяют определить транспортную потребность районов города на основе анализа различных факторов – плотности населения, уровня автомобилизации, размещения центров притяжения (вокзалы, рынки, крупные торговые центры, развлекательные комплексы) и т.д. Естественно, выполнять такой анализ удобно на основе цифровой карты и районирования, также подготовленных в ГИС.
Затем, средства анализа сетей, имеющиеся в модуле ArcGIS Network Analyst, позволяют строить оптимальные маршруты на реальной улично-дорожной сети с ее возможностями и ограничениями (разрешенные направления движения, повороты, пропускная способность улиц и т.д.). Можно также использовать функциональность ArcLogistics Route или наш Логистик для достижения максимальной эффективности перевозок заданным парком транспортных средств. Реальные примеры уже имеются.
Наконец, база данных маршрутов пассажирского транспорта с неотъемлемой (гео)графической составляющей – прекрасная основа и для подготовки традиционных карт транспорта, и для создания интерактивных информационных систем для населения. Например, для Интернет-сервиса, позволяющего любому желающему найти свой путь из точки А в точку Б по действующим маршрутам пассажирского транспорта.
Здесь следует также отметить, что средства анализа, имеющиеся в ГИС, позволяют не только прокладывать маршруты по существующей улично-дорожной сети (УДС), но и оценивать эффективность самой этой сети, вычислять узкие места, планировать развитие. Практически в любом городе можно найти примеры, когда длина даже самого оптимального маршрута по имеющейся УДС во много раз превышает геометрически кратчайшее расстояние между пунктами отправления и назначения (при том, что на идеальной сети превышение не может быть больше 40%). Причины этого – низкая связность сети, обусловленная препятствиями (железные дороги, реки и, как ни парадоксально, магистрали непрерывного движения при нашей хронической недостаточности развязок), а также неудачная организация движения. Результат – значительный перепробег для всех участников дорожного движения: и общественного транспорта, и коммерческого, и личного. Ну а последствия известны – пробки, шум, загазованность, ускорение износа дорожного полотна. Жаль, что у нас миллионы и миллиарды тратятся на проекты дорожного строительства, дающие копеечный результат только потому, что при их обосновании и отборе не проводится анализ изменения свойств УДС в целом и транспортных потоков на ней. Жаль потому, что инструменты для такого анализа уже есть и доступны за существенно меньшие деньги.
Мониторинг состояния дорожного полотна и планирование ремонтов. Это одно из наиболее популярных направлений применения ГИС в дорожных администрациях. Часто одного лишь цветового кодирования участков дорог по срокам ремонта бывает достаточно, чтобы существенно оптимизировать процесс и повысить качество дорожного покрытия в целом. Если же использовать ГИС для интеграции разносторонней информации по дорожной сети (виды/качество покрытия, транспортная нагрузка, даты ремонтов), на ее основе можно построить динамическую модель износа и автоматизировать планирование ремонтов (на Западе уже давно так делают). В базе геоданных удобно хранить и сведения о дорожных знаках, и другую «придорожную» информацию, привязанную к географическим или линейным координатам.
Мониторинг покрытия нужен не только автодорогам, но и аэропортам. Аналогичная задача в отношении рельсового пути стоит и перед железными дорогами. Во всех этих областях транспорта ГИС могут заметно повысить эффективность расходования средств на поддержание покрытия или пути в надлежащем состоянии.
Навигация. Хотя навигация основывается на пространственной информации и, по сути, неотъемлема от транспорта, применение универсальных ГИС-пакетов здесь довольно ограничено, поскольку для навигации необходим лишь небольшой набор специфических функций. Тем не менее, навигационные функции поддерживаются в ArcPad (отображение текущего положения на карте по данным ГНС-приемника), ArcGIS Tracking Analyst (запись траектории, дальнейший анализ движения объектов) и ArcGIS Network Analyst (построение маршрутов). Это программное обеспечение можно использовать для навигации, имея в виду то, что оно открыто для взаимодействия с другими приложениями (в отличие от замкнутых бортовых навигационных систем), а также может решать множество сопутствующих задач. Вернее, сами навигационные функции будут полезным дополнением в подвижной системе мониторинга/сбора данных.
Информационные услуги населению. Информация о дорогах, маршрутах, расписаниях нужна нам всем. Средства для ее картографического представления в Интернете существуют уже 10 лет. И при этом сложилась парадоксальная ситуация практического отсутствия у нас информационных услуг для массового потребителя. Причины известны – конституированный монополизм государства на пространственную информацию при его фактической незаинтересованности в предоставлении сервисов на ее основе. Секретность координатных определений с необходимой точностью до сих пор остается принципиальным препятствием. Для инвесторов и коммерческих компаний этот рынок очень интересен, но неопределенность правового поля и, соответственно, невозможность просчитать риски, отваживает их от вложений в это направление.
Только в последние месяцы (даже не годы) ситуация начала меняться под давлением популярности зарубежных проектов типа Google Maps, и стали развиваться аналогичные отечественные сервисы. Но пока они далеки от того, что нужно нам всем как потребителям. А нужны нам актуальные карты дорог для планирования поездок, планы УДС и маршрутов общественного транспорта, схемы организации движения, информация о ремонтах и закрытых участках дорог, о пробках. Интернет – идеальная среда для предоставления информационных услуг на основе этих данных – от простого отображения карт до поиска оптимального маршрута с учетом различных факторов. Серверная технология ArcGIS позволяет легко создавать такие информационные системы и транспортные порталы в Интернете. И как только ситуация с пространственными данными придет в цивилизованное правовое состояние, я уверен, связанные с транспортом интерактивные услуги станут одним из фаворитов геоинформационного рынка России. Не думайте, что это случится где-то там в далеком будущем: Teleatlas и Google – уже в России. Отдадим им рынок или сами что-то сделаем?
